2020 Fiscal Year Annual Research Report
Fundamental study of bone regeneration with site-specific epigenome editing
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17H04403
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| Research Institution | Nagasaki University |
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Principal Investigator |
大庭 伸介 長崎大学, 医歯薬学総合研究科(歯学系), 教授 (20466733)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鄭 雄一 東京大学, 大学院工学系研究科(工学部), 教授 (30345053)
北條 宏徳 東京大学, 大学院医学系研究科(医学部), 准教授 (80788422)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 再生医学 / 骨 / エピゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
1. ヒト・マウス骨芽細胞分化過程におけるエピゲノム動態・遺伝子発現動態の解析
ヒト多能性幹細胞から、原始線条、未分節中胚葉、体節を経て、椎板細胞へ誘導する培養方法を確立した。作製した椎板細胞を免疫不全マウスの腎被膜下に移植することで、軟骨内骨化様組織を誘導した。一連の過程において遺伝子発現動態を明らかにする目的で、シングルセルRNAシークエンス解析を行った。分化誘導前、椎板誘導時、軟骨内骨化様組織誘導初期、軟骨内骨化様組織誘導中期においてRNAを回収し、シングルセル解析に供した。その結果、各集団は特徴的な遺伝子発現パターンを示す集団で構成されていることが明らかとなった。さらに、軟骨内骨化様組織に焦点を絞って解析を行った結果、組織内には種々の分化段階の骨芽細胞系統と軟骨細胞系統、そして前駆細胞様の未分化な細胞が存在することが示され、遺伝子発現プロファイルに基づいて複数のクラスターに分類された。またTrajectory解析によって、前駆細胞から骨芽細胞および軟骨細胞へ分化する系譜が予測された。
続いて、ヒト多能性幹細胞由来軟骨内骨化様組織における単一細胞多層解析として、ATAC-seqおよびRNA-seqを行った。本解析は、遺伝子発現とオープンクロマチン領域（エピゲノム動態）に関する情報を同一細胞の核内で検出する。遺伝子発現・エピゲノム動態の統合的解析によっても、軟骨内骨化様組織内の細胞集団は複数に分類された。
2. エピゲノムデータに基づいた骨芽細胞に重要なエンハンサー領域の同定
上記1.のデータにおいて、骨芽細胞に特異的なオープンクロマチン領域、遺伝子発現、および転写因子結合モチーフの情報を統合して、骨芽細胞分化に重要なエンハンサー領域、転写因子の同定を行った。現在までに複数の候補が同定されている。
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| Research Progress Status |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Journal Article] Hedgehog Activation Regulates Human Osteoblastogenesis.2020
Author(s)
Onodera S, Saito A, Hojo H, Nakamura T, Zujur D, Watanabe K, Morita N, Hasegawa D, Masaki H, Nakauchi H, Nomura T, Shibahara T, Yamaguchi A, Chung UI, Azuma T, Ohba S
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Journal Title
Stem Cell Reports
Volume: 15
Pages: 125-139
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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